CN107073962A - 流体喷射设备 - Google Patents

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Abstract

一种流体喷射设备包括：管芯，其包括：周界，由第一边缘、与所述第一边缘相对的第二边缘、第三边缘和与所述第三边缘相对的第四边缘限定，其中所述第三边缘和所述第四边缘是与所述第一边缘和所述第二边缘成角度设置的，以形成角形拐角；活动区域，包括用于控制所述流体喷射设备喷射流体的电路；不活动区域，位于所述周界与所述活动区域之间；以及末端环，环绕所述活动区域，所述末端环包括平行于所述第一边缘、所述第二边缘、所述第三边缘和所述第四边缘延伸的边以及耦合邻近边的拐角，所述拐角具有比所述第一边缘与所述末端环的边之一之间的第一距离大的拐角半径；以及喷嘴，其喷射流体。

Description

流体喷射设备
背景技术
流体喷射设备(诸如喷墨打印系统中的打印头)使用管芯来控制打印流体到介质上的喷射。管芯可以具有围绕管芯上的活动区域的末端环。末端环服务于保护活动区域中的电路免受离子污染和水分渗透。末端环还有助于防止裂缝和缺口传播到活动区域，且还可以被称作保护环。
附图说明
图1是图示了包括被实现为流体喷射设备的示例的打印头的示例喷墨打印系统的框图。
图2是图示了根据本公开的方面的被实现为流体供给设备的示例以用在喷墨打印系统中的打印盒的示意图。
图3是图示了根据本公开的方面的包含多个管芯的晶片的顶视图的示意图。
图4是图示了根据本公开的方面的包括末端环的管芯的顶视图的示意图。
图5是图示了处于管芯的拐角部分中的根据本公开的方面的末端环拐角的分解示意图。
图6是根据本公开的方面的具有拐角缺口的图4的管芯的顶视图的示意图示。
图7是根据本公开的方面的制造用于流体喷射设备的管芯的方法的流程图。
具体实施方式
在以下详细描述中，参考附图，附图形成该详细描述的部分，并且在附图中通过图示的方式示出了其中可实践本公开的具体示例。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他示例并且可以作出结构或逻辑改变。因此，以下详细描述不应在限制意义上采取，并且本公开的范围由所附权利要求限定。应当理解，本文描述的各种示例的特征可以部分或整体彼此组合，除非以其他方式具体指出。
一般地，被实现为流体喷射设备的示例的打印头可以使用端部连接设计，其包括：弯曲迹线或接合线连接到在管芯的顶部和底部处沿窄管芯边缘定位的接合焊盘。为了保护这些连接免受油墨和水分攻击，由密封剂的珠覆盖接合束/线，密封剂的珠一般延伸以覆盖包括拐角的管芯的整个顶部和底部边缘。密封剂保护管芯的拐角在施加密封剂之后免受剥落，并降低下述情况的概率：在密封之前出现的缺口将暴露于水分且导致管芯可靠性降低。一些管芯(诸如热喷墨(TIJ)管芯)被用在阵列架构中，并使用边部连接接合方案(即，管芯被配置用于沿管芯的至少一个边而电连接)。由此，这些管芯的拐角未被接合束密封剂覆盖，且保持遍及管芯的制造过程和寿命不受保护。与端部连接管芯相比，在这些TIJ管芯上，拐角剥落和破裂损坏可能造成升高的可靠性风险。
图1是图示了喷墨打印系统100的一个示例的框图。在所图示的示例中，喷墨打印系统100包括打印引擎102，打印引擎102具有控制器104、安装组件106、一个或多个可更换流体供给设备108(例如，打印盒)、介质输送组件110和至少一个电源112，该至少一个电源112将功率提供给喷墨打印系统100的各种电气部件。喷墨打印系统100进一步包括：一个或多个打印头114(即，流体喷射设备)，其通过多个喷嘴116(还被称作穴或钻孔)向打印介质118喷射油墨或其他流体的小滴，以便打印到打印介质118上。在一个示例中，打印头114可以是墨盒供给设备108的组成部分，而在另一示例中，打印头114可以安装在安装组件106的打印棒(未示出)上且耦合到供给设备108(例如，经由管状物)。打印介质118可以是任何类型的合适片材或辊材料，诸如纸、卡纸、透明片、聚酯薄膜、聚酯、胶合板、泡沫板、织物、帆布等等。
在一个示例中，如下面所讨论以及如本文所说明，打印头114包括：热喷墨(TIJ)打印头，其通过使电流经过热电阻器喷射元件来从喷嘴116喷射流体滴，以生成热量并蒸发焙烧室内的流体的小部分。然而，打印头114不限于被实现为TIJ打印头。例如，打印头114可以被实现为压电喷墨(PIJ)打印头，其使用压电材料喷射元件来生成压力脉冲，以迫使流体滴从喷嘴116出来。在两个示例中的任一示例中，喷嘴116典型地沿打印头114而布置在一个或多个列或阵列中，使得随着打印头114和打印介质118相对于彼此移动，油墨从喷嘴的适当定序的喷射使字符、符号和/或其他图形或图像被打印在打印介质118上。
安装组件106相对于介质输送组件110而定位打印头114，并且介质输送组件110相对于打印头114而定位打印介质118。因此，打印区120被与喷嘴116邻近地限定在打印头114与打印介质118之间的区域中。在一个示例中，打印引擎102是扫描类型打印引擎。由此，安装组件106包括用于相对于介质输送组件110而移动打印头114以扫描打印介质118的运输部。在另一示例中，打印引擎102是非扫描类型打印引擎。由此，安装组件106将打印头114固定在相对于介质输送组件110的规定位置处，而介质输送组件110相对于打印头114而定位打印介质118。
电子控制器104典型地包括标准计算系统的部件，诸如用于与供给设备108、(一个或多个)打印头114、安装组件106和介质输送组件110通信且控制它们的处理器、存储器、固件和其他打印机电子装置。电子控制器104从主机系统(诸如计算机)接收数据122，并暂时将数据122存储在存储器中。数据122表示例如要打印的文档和/或文件。由此，数据122形成用于喷墨打印系统100的打印作业，其包括一个或多个打印作业命令和/或命令参数。使用数据122，电子控制器104控制打印头114以在打印介质118上形成字符、符号和/或其他图形或图像的所定义的图案从喷嘴116喷射墨滴。
图2是被实现为流体供给设备108的示例以用在喷墨打印系统100中的打印盒200的一个示例的示意图示。打印盒200包括盒体202、打印头114和电接触部204。盒体202支撑打印头114和电接触部204，通过电接触部204，提供电信号以激活从选择喷嘴116喷射流体滴的喷射元件(例如，电阻性加热元件)。盒200内的流体可以是在打印过程中使用的任何合适流体，诸如各种可打印流体、油墨、预处理成分、定影剂等等。在一些示例中，流体可以是除打印流体外的流体。盒200可以包含盒体202内的流体供给，但也可以从外部供给(未示出)(诸如例如，通过管状物而连接的储液器)接收流体。
图3示意性地图示了根据本公开的方面的包含对于打印头114而言有用的多个管芯310a-f的晶片300的顶视图。在一个示例中，晶片300由硅衬底形成，且在一些实现方式中，可以包括晶体衬底，诸如掺杂或非掺杂单晶硅或者掺杂或非掺杂多晶硅。合适衬底的其他示例包括砷化镓、磷化镓、磷化铟、玻璃、硅石、陶瓷或半导体材料。在切割过程期间，沿切割线320切割(例如，锯切或以其他方式合适地切割)晶片300，以分离管芯310a-f中的每一个。所得切割边缘限定了每一个管芯310a-f的周界边。周界边限定了一般为矩形或正方形的形状，其中这些边相交以形成管芯310a-f的角形拐角。拐角特别易受剥落损坏的影响。
每一个管芯310a-f包括末端环330，末端环330围绕活动区域340。末端环330被形成在切割线320与晶片300上的每一个管芯310的外周或不活动区域350之间。在图3的示例中，末端环330完全包围活动区域340。活动区域340包含用于控制打印头114的电路(参见例如图4)。末端环330可以提供静电放电(ESD)保护，并端接与管芯边缘接近的薄膜层。末端环330有助于保护活动区域340免受例如可能由缺口或对管芯310边缘的其他损坏引起的离子污染和水分渗透。末端环330还可以有助于防止源自沿管芯310的切割线320形成的边缘之一的裂缝或缺口传播到活动区域340中。裂缝或缺口可以在例如切割过程或压力测试期间出现。热喷墨(TIJ)管芯例如遍及其寿命而被暴露于油墨和水分，并且末端环330的设计和位置可能限制达到或延伸超过末端环330的缺口损坏，其可能导致由末端环330中的硼磷硅玻璃(BPSG)和/或金属层的水分相关攻击引起的降低的打印头可靠性，这最终可能传播超过末端环330且到包括电路的活动区域340中。
可以通过可替换地层压通过穿过介电层的通孔而互连的介电层和金属层来形成末端环330。末端环330服务于适当地端接薄膜层以最小化来自切割过程的缺口和裂缝的风险，并且其他制造过程可以使内部管芯薄膜和电路暴露于水分进入和攻击。当沿切割线320切割晶片时，末端环330可以减少或防止无意压力裂缝免于沿切割线320而出现到活动区域340内的集成电路。而且，末端环330可以减小或防止水分渗透或化学损坏(像含酸、含碱)或者污染物种的扩散。
在一般示例中，用于流体喷射设备的管芯由在拐角处相交的边缘(例如，切割边缘)所限定的周界来限定。该一般示例管芯可以包括围绕活动区域的末端环。末端环一般是矩形的，且具有与周界类似的形状。末端环常常位于限定管芯周界的边缘的若干微米内。活动区域包括多种电路。由于管芯的大小是小的，因此管芯的围绕末端环的不活动区域常常被最小化以最大化对于活动区域中的电路而言可用的区域。电路常常被接近地定位在一起，且由于管芯上的有限空间而占据活动区域的大部分。该一般示例管芯的不活动区域可以是窄的，具有边缘之一与沿关联的边缘延伸的末端环的边之一之间的距离(x1)。不活动区域还在与拐角邻近处相对较窄(其中末端环的拐角可以是角形的或稍微圆形的(具有半径r1))，以便更接近地镜像管芯的拐角并最大化活动区域。在一个一般示例中，距离x1是30μm，并且切割线的宽度是60μm。由此，在该一般示例中，拐角缺口可以具有与末端环相交的显著概率，其中它们可能导致可靠性降低，尤其是在拐角在管芯的寿命中自始至终被暴露的情况下。
图4图示了根据本公开的方面的管芯510的示意顶视图。管芯510由在拐角524处相交的边缘522所限定的周界520来限定。管芯510包括围绕或包围活动区域540的末端环530。活动区域540包括多种电路550。电路550还可以被接近地定位在一起，且可以由于管芯510上的有限空间而占据活动区域540的大部分。
末端环530一般是矩形的，具有边532和拐角534。在一个示例中，末端环530在管芯510上的边缘522之间居中。拐角534中的至少一个具有半径r2。在一个示例中，拐角534中的每一个具有半径r2。在一个示例中，半径r2是至少90μm。例如，拐角534的半径r2可以处于90-100μm之间。边532总体上平行于边缘522延伸。在图4的示例中，末端环530从管芯510的(一个或多个)拐角524和边缘522被拉回或凹陷比一般在用于流体喷射设备的典型管芯中凹陷末端环更大的距离。在一个示例中，末端环330可以在拐角534处有斜面。
末端环530与边缘522和拐角524之间的距离被选择成充当物理屏障，以减小或防止到活动区域540中的缺口和裂缝传播。在一个示例中，管芯510的拐角524与邻近相应拐角510定位的末端环530的拐角534之间的距离x3至少是管芯的边缘522之一与邻近关联边缘522的末端环530的边532之间的距离x2的三倍。在另一示例中，管芯510的角形拐角524之一与邻近相应角形拐角524定位的末端环530的圆形拐角534之间的距离x3大于管芯510的周界边缘522之一与邻近周界边缘522之一延伸的末端环530的边532之一之间的距离x2的两倍。附加地参考图3，在一个示例中，切割线320的宽度是70μm，导致末端环530与管芯边缘522之间的不活动区域560更宽。例如，在末端环与经锯切的管芯边缘522之间提供附加5μm的硅衬底。附加地，电路550、555被定位成使得末端环530可以在拐角534处是圆形的。该增大的不活动区域可以降低剥落损坏的风险并改进对抗管芯边缘损坏的鲁棒性。
图5是根据本公开的包括末端630的管芯610的拐角的示意图示。图5还以虚线图解地图示了用于流体喷射设备的典型管芯的末端环430一般所处位置的覆盖物。如图5中所图示，末端环630的拐角半径r3大于图解地图示的末端环430的拐角半径r1。包括电路650的活动区域640被末端环630围绕。末端环630不镜像拐角624，这不同于接近地镜像拐角624的图解地图示的末端环430。从圆形拐角634到角形拐角624的距离随末端环630对应地增大。换言之，末端环630的拐角634的半径r3创建在拐角624处最大的末端环630外部的不活动区域660。末端环630内部的活动区域640与增大的不活动区域660相对应地减小。邻近拐角624处的末端环630的更大半径r3在常常出现缺口的拐角624处创建增大的不活动区域660。
图6图示了包括拐角524a、524b上的示例缺口570a、570b的图4的管芯510。由于管芯510的尖角形拐角524的易碎性，在拐角524处出现的缺口570a、570b可能从边缘522延伸十几微米到管芯510中。由于在管芯510的衬底中使用的硅的晶体性质，缺口570a、570b常常出现，具有类似大小。缺口570a、570b可能去除管芯510的拐角区段而不与末端环530相交。沿管芯510的拐角524和边缘522的缺口570a、570b一般是小的，向末端环530延伸仅几微米，且具有与末端环530相交的相对较低概率并使薄膜和电路550、555暴露于水分攻击。不活动区域560内包含的缺口570a、570b是良性缺陷。换言之，缺口570a、570b不在活动区域540内延伸，且不影响管芯510的可靠性和电路550、555的功能。
图7图示了制造用于流体喷射设备的管芯的示例方法700。在710处，制作包括多个电路和多个末端环的作为衬底的晶片。每一个末端环一般限定具有圆形拐角的矩形边界，并包围管芯电路所位于的活动区域。在720处，沿切割线将晶片切割成个体管芯。每一个个体管芯包括围绕和包围相应活动区域内的相应管芯电路的多个末端环之一。末端环的部分总体上平行于切割线而延伸，并相交以形成圆形拐角，这些圆形拐角具有比从第一切割线到末端环的总体上平行于切割线延伸的部分的第一距离大的半径。切割线是距末端环一定距离形成的，且限定围绕相应管芯中的每一个上的末端环的不活动区域。
尽管本文中已经说明和描述了具体示例，但在不脱离本公开的范围的情况下，可以用多种可替换和/或等同实现方式替代所示出和描述的具体示例。本申请意图覆盖本文讨论的具体示例的任何适配或变形。因此，意图在于，本公开仅由权利要求及其等同物限制。

Claims (15)

1.一种流体喷射设备，包括：
管芯，其包括：
周界，由第一边缘、与所述第一边缘相对的第二边缘、第三边缘和与所述第三边缘相对的第四边缘限定，其中所述第三边缘和所述第四边缘是与所述第一边缘和所述第二边缘成角度设置的，以形成角形拐角；
活动区域，包括用于控制所述流体喷射设备喷射流体的电路；
不活动区域，位于所述周界与所述活动区域之间；以及
末端环，环绕所述活动区域，所述末端环包括平行于所述第一边缘、所述第二边缘、所述第三边缘和所述第四边缘延伸的边以及耦合邻近边的拐角，所述拐角具有比所述第一边缘与所述末端环的边之一之间的第一距离大的拐角半径；以及
喷嘴，其喷射流体。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述管芯被配置用于沿所述管芯的至少一个边而电连接。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述电路是距所述角形拐角第二距离定位的，所述第二距离大于所述拐角半径。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述末端环在所述第一边缘和所述第二边缘与所述第三边缘和所述第四边缘之间居中。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述管芯的第一管芯拐角与邻近所述第一管芯拐角定位的所述末端环的第一环拐角之间的第二距离至少是所述管芯的第一边缘与所述末端环的所述一个边之间的第一距离的三倍。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述不活动区域围绕所述末端环。
7.一种用于流体喷射设备的管芯，包括：
管芯的活动区域，包括设置在衬底上的电路，所述电路控制所述流体喷射设备喷射流体；
末端环，包括围绕所述活动区域的多个金属和介电层，所述末端环一般是矩形的，具有在圆形拐角处相交的边；以及
管芯的不活动区域，围绕所述末端环且延伸到在角形拐角处相交的所述管芯的周界边缘，
其中所述圆形拐角中的至少一个具有比所述边之一与所述周界边缘之一之间的距离大的半径。
8.如权利要求7所述的管芯，其中所述末端环的所述至少一个圆形拐角是有斜面的。
9.如权利要求7所述的管芯，其中所述圆形拐角具有相等的半径。
10.如权利要求7所述的管芯，其中所述圆形拐角中的至少两个具有不同的半径。
11.如权利要求7所述的管芯，其中所述管芯的角形拐角之一与邻近所述角形拐角定位的所述末端环的圆形拐角之间的距离大于所述管芯的周界边缘之一与邻近所述一个周界边缘延伸的所述末端环的边之一之间的距离的两倍。
12.如权利要求7所述的管芯，其中所述末端环被定位成防止对所述不活动区域的损坏延伸到所述活动区域中。
13.一种制造用于流体喷射设备的管芯的方法，包括：
制作作为衬底的晶片，所述衬底包括多个末端环，每一个末端环一般形成具有圆形拐角的矩形边界，并且所述衬底在所述多个末端环中的每一个内限定的活动区域中包括电路；以及
沿切割线将所述晶片切割成个体管芯，每一个管芯包括所述多个末端环之一和相应末端环内的电路，所述末端环总体上平行于所述切割线而延伸，并形成圆形拐角，所述圆形拐角具有比从第一切割线到所述末端环的总体上平行于所述第一切割线延伸的部分的第一距离大的半径，所述切割线是距所述末端环一定距离形成的，且限定围绕所述多个末端环中的每一个的不活动区域。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述末端环限定相应个体管芯中的每一个上的不活动区域与包括所述电路的活动区域之间的闭合边界。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述末端环的圆形拐角是有斜面的。
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